基于FPGA的復雜背景下多目標的實時檢測與跟蹤.pdf

1、近年來，隨著電子技術和視頻圖像處理技術的進步，將二者完美結合起來的智能視頻監(jiān)控在越來越多的行業(yè)得到廣泛的應用。在視頻監(jiān)控技術中，多移動目標的檢測是最關鍵的一環(huán)。對視頻中移動目標的檢測，是數(shù)字視頻圖像處理的一個重要研究領域，在機器視覺、車輛檢測、人機交互、目標識別和跟蹤等領域都有著十分重要的地位。因此，對移動目標實現(xiàn)快速、準確、有效的檢測有著非常重要的價值和意義。
　　 在此背景下，科研工作者提出了許多移動目標檢測的算法，比較流行

2、的目標檢測算法有三種:幀間差分法、背景差分法和光流法。目前，這三種算法研究已經(jīng)逐步成熟，很多都在PC機上軟件實現(xiàn)，并且取得了良好的效果。但基于PC機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)成本高，在一些布線困難的特殊場合使用也受到限制。針對這一情況，科研人員希望能用嵌入式的設計方案解決這個問題。
　　 隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是千萬門級別FPGA(Field Programmable GateArray,現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)芯片的出現(xiàn)，其豐富的

3、邏輯資源和高速的運算能力，特別適用于視頻圖像處理這樣大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲和運算。FPGA的出現(xiàn)，為智能視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展帶來了新的春天。
　　 本文以FPGA為核心處理器，設計出一個在復雜靜態(tài)背景下進行多移動目標的實時檢測與跟蹤的系統(tǒng)。系統(tǒng)在檢測跟蹤到移動目標時能夠及時報警，論文對系統(tǒng)硬件平臺的搭建和軟件算法的實現(xiàn)過程都做了詳細的論述。系統(tǒng)實驗表明，在復雜靜態(tài)背景下，該系統(tǒng)能夠實時檢測移動目標，并能及時地跟蹤目標。
　　 系

4、統(tǒng)的硬件平臺主要包括視頻采集模塊、視頻預處理模塊、移動目標檢測與跟蹤模塊、SDRAM存儲模塊、VGA顯示模塊、音頻解碼模塊。視頻采集模塊負責從攝像頭錄入模擬視頻，并將其轉化為數(shù)字視頻;視頻的預處理模塊負責將數(shù)字視頻解碼，并將其轉化為RGB格式數(shù)據(jù);移動目標檢測與跟蹤模塊負責對視頻中的移動目標進行檢測與跟蹤;SDRAM存儲模塊負責片外數(shù)據(jù)的緩存，用于視頻解交織和背景差分法檢測移動目標;VGA顯示模塊負責將視頻的處理結果通過VGA接口在顯示

5、器上顯示;音頻解碼模塊負責在系統(tǒng)檢測到移動目標時，產(chǎn)生報警信號，觸發(fā)系統(tǒng)報警。通過各個模塊協(xié)同工作，構建出一個基于FPGA視頻圖像處理的硬件平臺，為下一步的開發(fā)研究提供了便利。
　　 系統(tǒng)的硬件平臺、以及在硬件平臺上實現(xiàn)的背景差分法、跟蹤算法和其他算法均用Verilog HDL硬件描述語言設計完成。系統(tǒng)在QuartusⅡ9.0軟件平臺下開發(fā)，并在Modelsim SE6.4軟件平臺下完成仿真。與傳統(tǒng)的基于PC機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比